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Un'introduzione alla cognizione

Overview

La cognizione comprende processi mentali come la memoria, la percezione, il ragionamento decisionale e il linguaggio. Gli scienziati cognitivi stanno utilizzando una combinazione di tecniche comportamentali e neuropsicologiche per studiare i substrati neurali sottostanti della cognizione. Sono interessati a capire come le informazioni vengono percepite, elaborate e come influenzano l'esecuzione finale dei comportamenti. Con questa conoscenza, i ricercatori sperano di sviluppare nuovi trattamenti per le persone con disabilità cognitive.

L'introduzione di JoVE alla cognizione esamina diverse componenti di questo fenomeno, come la percezione, l'attenzione, la comprensione del linguaggio, ecc. Le domande chiave nel campo della cognizione saranno discusse insieme a metodi specifici attualmente utilizzati per rispondere a queste domande. Infine, verranno spiegati studi specifici che indagano diversi aspetti della cognizione utilizzando strumenti come la risonanza magnetica funzionale (fMRI) o la stimolazione magnetica transcranica (TMS).

Procedure

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La cognizione è ampiamente definita come i processi mentali associati a fenomeni come l'attenzione, la memoria, il ragionamento e il linguaggio. Gli scienziati cognitivi stanno usando una combinazione di tecniche psicologiche e fisiologiche per comprendere le basi biologiche della cognizione. Attraverso questa comprensione, gli scienziati sperano di sviluppare nuovi modi di trattare i pazienti con deficit cognitivi.

Questo video introdurrà innanzitutto diversi attributi funzionali della cognizione. Quindi, discuteremo le domande chiave sul campo, nonché i metodi utilizzati per rispondere. Infine, esamineremo alcuni studi che utilizzano queste tecniche.

Per iniziare, diamo un'occhiata ad alcuni dei singoli aspetti del complesso fenomeno cognitivo attualmente studiato dagli scienziati comportamentali.

La percezione è il processo cognitivo del cervello che riceve, comprende e dava un senso alle informazioni sensoriali. Al di là del semplice input sensoriale, il nostro cervello è in grado di percepire tratti complessi, come oggetti, modelli o volti. D'altra parte, le illusioni ottiche dimostrano come l'elaborazione delle informazioni sensoriali da parte del cervello non rifletta sempre la realtà.

Mentre il tuo cervello riceve costantemente informazioni percettive, l'attenzione è il fenomeno cognitivo che consente di concentrare le nostre risorse percettive. Questa capacità di essere "selettivamente" consapevoli di determinati stimoli mentre ne sintonizzano altri è nota come attenzione selettiva. Più spesso, nella tua vita quotidiana la tua attenzione è divisa: pensa guidando in macchina mentre parli al telefono.

L'attenzione focalizzata può tradursi in una migliore archiviazione e in una maggiore capacità di richiamare le informazioni percepite. Questo processo è noto come memoria. In particolare, gli esperimenti cognitivi testano la memoria di lavoro, che comporta funzioni come la memorizzazione di informazioni a breve termine, ad esempio il numero di telefono di una persona, e quindi l'elaborazione di queste informazioni transitorie per svolgere un compito, come contattare quella persona.

Un'altra funzione cognitiva che gli scienziati sono interessati a studiare è la comprensione e l'espressione del linguaggio. È interessante come acquisiamo l'abilità di comprendere ciò che ascoltiamo e come impariamo a parlare, senza alcuna formazione formale. Gli studi hanno confermato che due regioni del cervello, l'area di Broca e l'area di Wernicke, sono coinvolte nella comprensione del linguaggio e nella produzione del linguaggio, e gli scienziati sono interessati a rivelare il meccanismo alla base dei disturbi dello sviluppo che portano a deficit del linguaggio.

Infine, discuteremo della funzione esecutiva, che è un processo cognitivo sfaccettato. Questo fenomeno comprende compiti come il giudizio, il ragionamento, la risoluzione dei problemi, il processo decisionale e la pianificazione. La funzione esecutiva è fondamentale per l'organizzazione e il comportamento diretto agli obiettivi e funge da sistema di gestione per molti altri processi cognitivi.

In conclusione, la scienza cognitiva è un vasto campo focalizzato sullo studio dei numerosi processi mentali che governano molte delle tue attività quotidiane. Pertanto, è una delle aree più attive della ricerca sulle neuroscienze comportamentali.

Con questa comprensione di base dei componenti cognitivi, esaminiamo alcune domande chiave sul campo.

Al suo livello più elementare, le neuroscienze cognitive tentano di determinare la relazione funzionale tra neurobiologia e processi cognitivi. Un modo per studiare questo è esaminando quali aree del cervello sono attive durante un particolare test cognitivo. L'esame delle basi neurali potrebbe aiutare a sviluppare nuove terapie per i pazienti con disabilità cognitive.

Si ritiene che le capacità cognitive si sviluppino durante le prime fasi della vita e alla fine si degradino con l'età, e molti ricercatori sono interessati a studiare questa transizione. Questi studi includono l'analisi di come le capacità cognitive vengono acquisite quando il cervello si sviluppa dall'infanzia fino all'età adulta, nonché di come la neurodegenerazione correlata all'invecchiamento è correlata al declino cognitivo.

Un'altra domanda fondamentale è: quali ruoli giocano i nostri geni e l'ambiente nella cognizione? I ricercatori interessati a questa domanda mirano a comprendere l'importanza relativa della genetica e dell'ambiente circostante sullo sviluppo cognitivo. Uno dei tipi di studi, chiamato "studi sui gemelli", prevede l'osservazione di gemelli identici che sono stati allevati in ambienti diversi. Eseguendo test cognitivi su questi individui geneticamente identici, i ricercatori possono studiare il ruolo dell'ambiente sulla funzione cerebrale.

Dopo aver esaminato alcune domande chiave sul campo, diamo un'occhiata ad alcune delle tecniche di spicco utilizzate oggi dai neuroscienziati cognitivi.

Una tecnica che sta diventando sempre più comune è l'imaging cerebrale funzionale. La risonanza magnetica funzionale, o fMRI, è una tecnica che misura i cambiamenti nel flusso sanguigno come proxy per l'attività neurale nel cervello, che è specifica per i singoli processi cognitivi. La tomografia ad emissione di positroni, o PET, è un metodo simile che misura l'assorbimento di un tracciante radioattivo per visualizzare l'attività cerebrale. L'elettro- o magnetoencefalografia, d'altra parte, utilizza sensori posizionati sul cuoio capelluto per misurare direttamente i campi elettrici o magnetici creati dal fuoco neuronale. L'analisi della lettura mostra quali aree del cervello sono attive durante specifici compiti cognitivi.

Oltre alle sole osservazioni, gli scienziati tentano di modulare l'attività del cervello in modo mirato per capire come funziona. La stimolazione magnetica transcranica, o TMS, utilizza l'induzione elettromagnetica per attivare o sopprimere l'attività neuronale. Questa tecnica può essere utilizzata per perturbare specifiche regioni del cervello in soggetti umani in modo non invasivo e quindi studiare il suo effetto sulle capacità cognitive.

Un altro strumento importante trovato in molti esperimenti cognitivi è il tracciamento oculare. Il tracciamento oculare viene utilizzato per valutare le funzioni cognitive come l'attenzione, la percezione visiva e l'elaborazione del linguaggio. Le misurazioni del tracciamento oculare possono fornire informazioni su come leggiamo, riconosciamo i volti o ci occupiamo selettivamente degli oggetti durante la guida.

Infine, i metodi psicologici di valutazione di specifiche funzioni cognitive sono ugualmente critici. Un classico test psicologico è chiamato compito Stroop, che verifica la capacità di attenzione selettiva chiedendo al soggetto di identificare il nome del colore scritto, che in questo caso è rosso, o il colore in cui viene visualizzato, che è blu. Un'altra attività chiamata attività Go o No-Go, esamina anche il controllo dell'attenzione e della risposta analizzando il tempo di reazione. Questo compito richiede la discriminazione tra diversi elementi, come "Amico" o "Nemico" in un videogioco.

Ora che hai esaminato alcuni dei metodi e dei compiti attuali, vediamo come vengono applicati dagli scienziati per studiare la cognizione.

Spesso, la visualizzazione fMRI dell'attività cerebrale è combinata con test cognitivi per localizzare le funzioni in particolari regioni del cervello. Qui, i ricercatori hanno soggetti che eseguono un test della funzione esecutiva chiamato il compito di smistamento delle carte dimensionali all'interno della macchina fMRI. Questa attività richiede ai partecipanti di ordinare le schede in base a una caratteristica, ad esempio la forma, e quindi passare all'ordinamento in base a una seconda caratteristica, ad esempio il colore. L'attività cerebrale misurata può informare l'identificazione delle regioni cerebrali che svolgono un ruolo nel funzionamento esecutivo.

In un altro esempio, gli scienziati usano la TMS per stimolare una specifica regione del cervello come forma di terapia in pazienti affetti da un disturbo del linguaggio chiamato afasia. In primo luogo, i ricercatori hanno determinato la capacità linguistica di base di un paziente, seguita dall'identificazione del sito ottimale per la stimolazione. Dopo ripetute sessioni di trattamento, le abilità linguistiche del paziente sono state nuovamente testata.

Infine, alcuni scienziati stanno esaminando l'impatto delle emozioni sulla cognizione. Qui, i ricercatori hanno fatto eseguire ai soggetti un compito di memoria di lavoro, che consisteva nel mostrare loro un memorandum composto da tre facce, seguito da un intervallo di ritardo durante il quale le immagini emotive venivano mostrate come distrattore. Il richiamo dei soggetti delle immagini iniziali del volto è stato quindi valutato con fMRI.

Hai appena visto l'introduzione di JoVE alle neuroscienze cognitive. Questo video ha coperto vari aspetti della cognizione, le domande centrali affrontate sul campo, i metodi di spicco utilizzati dai ricercatori oggi e, infine, gli studi attuali che utilizzano tecniche diverse. Come sempre, grazie per aver guardato!

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